EP2475444A1 - Method for producing a filter element having a filter medium - Google Patents

Method for producing a filter element having a filter medium

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EP2475444A1
EP2475444A1 EP10754687A EP10754687A EP2475444A1 EP 2475444 A1 EP2475444 A1 EP 2475444A1 EP 10754687 A EP10754687 A EP 10754687A EP 10754687 A EP10754687 A EP 10754687A EP 2475444 A1 EP2475444 A1 EP 2475444A1
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EP
European Patent Office
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filter
filter medium
fibers
fiber
folds
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EP10754687A
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EP2475444B1 (en
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Viktor Josef Lauer
Daniel Kleemann
John Kazimierz Duchowski
Frank Oberli
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Hydac Filtertechnik GmbH
Original Assignee
Hydac Filtertechnik GmbH
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    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/10—Multiple layers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a filter element, comprising a first filter medium having individual filter folds, and a second filter medium surrounding the filter folds at least partially in the manner of a mat-like filter jacket, which is composed of individual fibers.
  • Such a filter element with a first filter medium in the form of a filter material, which has star-shaped folded individual filter folds, and a second filter medium in the form of a proppant has become known from DE 10 2005 014 360 A1.
  • the support means extends at least partially in the distance between two adjacent filter folds and / or on the inside circumference and / or outside circumference of the filter folds and is designed to be fluid-permeable.
  • the respective proppant is provided with filter-active substances or even built up from these filter-active substances, so that the second filter medium serves to reduce the lifetime reducing influence of fluid constituents, such as specific aging products or other fluid damaging media.
  • the filter active substances mentioned serve as a kind of particle eaters and can be used for example in the integration with a foam-like
  • the support means is formed of a porous, in particular sponge-like basic structure as the base matrix, wherein due to the inherent elasticity of the basic structure, the outer filter folds engage in the foam material and convexly projecting protrusions of the support means engage in the existing spaces between adjacent filter folds of the filter material.
  • the proppant can be built up from so-called bicomponent fiber systems by means of a melting process.
  • the support means or second filter medium is manufactured independently of the folded filter material or the first filter medium and then arranged around this.
  • the proppant is in the form of a matrix of self-bonding plastic and / or natural fibers which are at least partially fibrillated.
  • a method for producing a filter element with a filter medium which has successive folds in at least one surface area is disclosed in DE 602 1 1 579 12.
  • a filter is formed, the filter comprising the shape of a filter member, the mold comprising a filter portion molding surface for molding a filter portion and a frame portion forming the filter portion molding surface.
  • the nonwoven fabric is deposited in the form of fibers with a substantially constant thickness on the mold section, so that the corresponding filter section of the filter from the nonwoven fabric, ie, the fibers and the grid of the mold section is formed.
  • WO 2009/088647 A1 relates to a method for producing a filter element with a two-layer filter medium.
  • the fluid filter medium has a first layer of microfibers having an average diameter of at least 1 ⁇ m and a second layer of a mean diameter of submicrofibrils having less than 1 ⁇ m, at least one of the fiber groups being oriented and the two layers being contiguous to each other.
  • both layers are first manufactured independently of each other, in particular provided with the desired orientation of the fibers, and then placed next to each other.
  • the fluid filter medium may be formed tubular cylindrical with concentrically arranged filter layers.
  • the second, in particular inner layer can be folded up in a star shape.
  • DE 101 09 474 C1 proposes a process for the production of nonwovens, in which nano- and / or microfibers by an electrostatic
  • Spinning process of a polymer melt or a polymer solution is generated and deposited into a nonwoven, wherein a web-shaped carrier material is arranged between at least two trained as electrodes for generating an electric field sprayer or is passed and each side of the substrate with the nano and generated by means of Absprüh wornen / or microfibers coated with opposite polarity.
  • a nonwoven fabric produced by this method can be used as the filter material.
  • the reliability of operation depends to a great extent on the proper condition of the fluids concerned.
  • relevant operating fluids As lubricating oils, fuels and hydraulic fluids, as well as process waters and air streams are contaminated with impurities containing colloidal or present as solid particles impurities are to make particularly high demands on the efficiency of the filter devices.
  • the present invention seeks to provide an inexpensive, suitable method for producing a filter element with a filter medium having at least in a surface area consecutive folds and is fixed in a simple manner in all operational requirements in position and / or with which at least one prefiltration can be realized.
  • this object is achieved by a method having the features of claim 1 in its entirety. Characterized in that the formation of the individual fibers, a solid base material is transferred into a melt which is sprayed or sprayed on at least one nozzle device with the addition of a fluidic carrier stream in directional fiber form on the first filter medium such that the individual fibers, at least after contact with solidify the first filter medium to form the filter jacket and that for a successive jacket structure of the second filter medium during the fiber application, the respective nozzle device and the pleated first filter medium perform a relative movement to each other and / or that the nozzle device in predetermined spraying or spraying the fiber application along the Outside contour of the first filter medium is made a production of technically simple way of arranging and applying the first filter medium with its filter pleats in any phase of operation stabilizing fiber composite.
  • the fibers are applied to the filter medium in such a way that the applied fibers hold the folds in position and / or form a pre-filter or post-filter stage for the filter medium.
  • the fibers may be applied to form at least one fiber web between the pleats and thus maintain the pleats in position during operation of the filter element.
  • the fibers are preferably applied over the entire, the effective filter surface of the filter element defining surface of the filter medium, also an effective pre- or Nachfilterkno is created depending on the flow direction of the filter medium.
  • the filter strength of the pre-filter or post-filter stage formed in this way can be adjusted step-by-step in almost any desired manner by the applied layer thickness of the individual fibers. Even a varying over the surface of the filter medium layer thickness is made possible by the inventive application of fibers to the filter medium. In this way, a cost-effective, adapted to the particular customer requirements producing a filter element with extremely resistant construction, in particular based on its inflow side, created.
  • the application or application of individual fibers according to the invention is suitable for use in To stabilize the individual filter folds, in particular aligned in the axial direction filter folds, in cylindrical and oval filter elements. If the individual filter folds are held in their position by the individual fibers in a stabilizing manner, they can not unintentionally come into contact with each other during the filtration process, which would otherwise reduce the effective filter area. Accordingly, a filter element produced according to the invention also serves to maintain the desired filter performance constant.
  • a suitable fiber material in particular in the form of a thermoplastic material
  • a shrinking process occurring can be used to determine the fibers not only by the material bond at the edges and interstices of the filter folds, but also by a resulting and remaining radially acting force component of the pulling force caused by the shrinkage process.
  • the force directed radially with respect to a cylindrical, pleated filter medium results in a certain penetration of the fibers or of the homogeneous filter mantle formed by the fibers between the individual filter folds.
  • a filter element made in accordance with the invention is that the fibers are able to form a seamless layer or a seamless filter jacket when applied over the entire surface to the filter medium, since this is very thin due to its adjustable fiber thickness and thus multilayered in the manner of a Continuous orders are orderable. It does not require any additional connection technology to otherwise provided connections of a pre-filter material on the main filter stage of a filter element, as tei lweise in the prior art is shown. In addition, it is thereby also possible to change the filter fineness, for example, by the selected fiber density over the entire wall thickness of the fiber cladding.
  • the fiber sheath is used as a prefilter, wherein starting from the filter fineness of the folded filter medium from a high filter fineness to a lower filter fineness to the outside, this is selectively changed, whereby at the respectively upstream surface of the fiber sheath Larger particles are filtered off than, for example, in deeper, the pleated filter medium closer layers of the fiber cladding.
  • the individual fibers can be arranged particularly advantageously at an angle to the longitudinal axis of the cylindrical filter element or to the longitudinal axis of the folds of the filter medium of about 20 ° to 90 °, wherein it is expedient, the fibers of their longitudinal direction forth transversely, ie at an angle of about 90 °, to the longitudinal axes of the folds on the filter medium. It is particularly advantageous to change the fiber course in fibers applied by means of a winding process in such a way that the fibers, for example, intersect in their orientation over the entire layer thickness of the fiber cladding. It may also be advantageous to arrange the fibers in a similar manner to a chaotic orientation, as is known from pressed filter mats.
  • the fibers can, as already explained, in principle be applied to all sides of a filter medium, but in particular on the filtrate and / or on the non-filtrate side of a filter medium. It has surprisingly been found for a person of ordinary skill in the art that even at small layer thicknesses of a fiber application according to the invention from about a thickness of 1 mm to 2 mm already an excellent fixation of filter folds of a filter medium can be achieved. Depending on the intended use of the filter element, it may well make sense to provide fiber layer thicknesses up to about 6 mm or more on the filter medium.
  • the filter fineness of the fiber cladding is freely selectable; However, it is advantageous to select a greater filter fineness than in the corresponding filter medium surrounded by the fiber cladding so as to achieve a useful pre-filter stage in the manner of a coarse filter for a gaseous or liquid medium.
  • an adhesive bond with the folds of the filter medium takes place during a fiber application, in particular an adhesive bond in the manner of a hot bond. The latter is particularly the case when the base material of the fibers for liquefaction and to form a fanning in slats must be heated with subsequent fiber formation.
  • the fiber layer may be imparted with one or more further functions, such as a definable electrical polarity, chemical and / or physical preference for certain substances to be filtered or the like, by selecting certain fiber materials or even additives corresponding to the base material of the fibers which may also have antibacterial character in the field of pharmaceutical application.
  • Methods of filtering solid suspended solids from fluids by means of filter media are often based on the use of filter aids or adjuvants to pre-filter the fluid-based fluid mixture regularly and extend the service life of a filter element.
  • the application of individual fibers according to the invention to a predefined filter medium is particularly ideally suited to the top of the fiber cladding or even during the order of the Fibers apply filter aids and / or embed.
  • the pertinent intrinsic injection method can prevent a densely packed soil layer or filter cake of solid material from settling on the surface of the fiber cladding or filter element to affect the effectiveness of the main filter stage in the form of the filter medium.
  • Filter aids work with non-deformable suspended solids by increasing the overall porosity and thus the loading capacity of the filtration system.
  • filter aids slow the passage of non-deformable solids on the surface of the filter media, where they then readily enter the pore structure and block the flow of the liquid.
  • filter aids interrupt the formation of the packed solid layer or filter cake. Filter aids are therefore less effective at depositing non-deformable suspended particles as compared to deformable suspended particles.
  • Stepped filter beds such as glass microbeads or non-spherical filter aids, such as low density porous materials, such as silicates, oxides, carbonates, silica, polymers, or other low bulk density porous materials can be applied to the cladding .
  • Other filter aids may consist of activated carbon or be formed from ion exchange resins, antioxidant additives, etc.
  • a variant of the method according to the invention for producing the filter element provides at least the following further method steps: Liquefying a possibly in a solid state base material of the fibers,
  • a base material for the fibers which is present in the form of granules, is heated and liquefied and conveyed and atomized by means of an extruder device to an injection or spraying device, in particular to a hydraulically atomising nozzle.
  • the nozzle for forming the fibers may also be a multi-component nozzle, in particular a two-fluid nozzle bringing a carrier air flow to the base material melt, wherein the liquid base material within the nozzle body or outside of the nozzle body merges with the carrier air stream for the purpose of atomizing the liquid base material and the transport to the filter medium becomes.
  • the base material for the fibers are preferably thermoplastic see plastics or thermoset one- or two-component Plastics. Furthermore, so-called bicomponent fibers with a predefinable staple length can be used for the fiber material.
  • a particularly preferred production method for a fiber cladding according to the invention is a so-called "spun spray" method in which a solid base material for the fibers, for example a thermoplastic, is first transferred from a preferred granulate form into a melt
  • the central nozzle channel is surrounded by a ring channel for carrier air, wherein the carrier air, which may also be heated, or a hot gas at a common exit surface of the nozzle are fed to the melt stream.
  • the base material molecules initially present in this way in the melt are aligned and define a fibrous form which crystallizes upon contact with the filter medium and solidifies under shrinkage
  • the carrier air as a fluidic carrier stream, another working gas such as nitrogen, but also be used a liquid medium.
  • the filter medium in the form of, for example, cylindrical, longitudinally folded filter pleats is held in rotation, in the spray or spray area of the two-fluid nozzle, which then reciprocates in the longitudinal direction of the filter medium and thus a fiber cladding with successively increasing layer thickness on the pleated filter medium produced. Also, the pertinent application nozzle can stand still and the filter medium at the same time move in its rotation in the longitudinal direction back and forth.
  • the cooled and trimmed fiber cladding can be imprinted with images or characters, such as company logos or the like.
  • images or characters such as company logos or the like.
  • the specifiable functional layering also contributes to this, and the functionality of the spun-spray layer can be controlled, for example as regards its polarity, the activity of the interface or the incorporation of additives.
  • the filter element according to the invention can thus be adjusted in a wide range in terms of dirt holding capacity, flow behavior and stability (Durchfluß crispermüdung).
  • the selected arrangement when using the Spunspray layer as upstream pre-filter stage and downstream Nachfilterski seen in the direction of flow of the filter medium before and after the medium, the selected arrangement can be used as a so-called.
  • Migration brake i. Dirt particles of the filter medium itself by the filter media material used in each case can be safely collected and controlled via the downstream Spunspray layer, so that the other media circuit is spared from pertinent internal contamination components of the filter.
  • FIG. 1 shows a partial, schematic cross section through a filter element with fiber cladding produced according to the invention
  • FIG. 2 shows a plan view of a cross-sectional area through a fiber-clad filter element produced according to the invention
  • FIG. a schematic representation of an apparatus for performing a method according to the invention for the manufacture of the filter element, a schematic cross section through a two-substance nozzle for generating and for applying fibers to the filter medium of the filter element; a schematic representation of the jet constriction emerging from the two-fluid nozzle in Figure 4 melt of the base material of the fibers under the influence of a carrier air flow; and a schematic representation of the increasing orientation of the molecules into the base material for the fibers during and after passage through the binary nozzle.
  • a pleated filter medium 2 made of a filter mat of conventional design is shown in a partially schematically illustrated cross-section, which has individual folds 4 at regular intervals, which are lined up in a sinusoidal manner.
  • the cylindrically curved filter medium 2 starting from the planar position according to FIG. 1 is part of a cylindrical filter element 1 shown in FIG. 2, which serves to filter a liquid or gaseous fluid.
  • the filter medium 2 has a multilayer structure and can be formed in a conventional manner from a stacking of several layers, for example formed of fleece and fiber materials and individual fabrics. Perforated tubes and perforated expanded metal coats are used in particular the formation of an inner support tube 2 'for the filter medium.
  • the Expanded metal sheath or the perforated metal pipe uses a stainless steel or tinned steel; but there are also plastic solutions for the formation of the inner support tube 2 'possible.
  • the filter medium 2 engages with its fold edges on the inside circumference on the outer peripheral side of the support tube 2 '.
  • the filter element can then in the usual way with a support tube and two end caps provided as tradable filter device in the usual filter housing (not shown) used interchangeably.
  • a fiber layer is applied to a surface region 3 of the filter medium 2.
  • the fiber layer is, as shown in FIG. 2, laid over the entire surface as a fiber cladding 6 around the outside of the cylindrical filter medium 2 in an approximately constant layer thickness.
  • a base material 7 designed as a thermoplastic material is used for producing the fibers 5, the granules being supplied by the extruder device 9 driven by a speed-controllable electric motor 13.
  • the plastic granules is held for this purpose in a reservoir 1 with funnel-shaped bottom and by means of the heating or Melting device 10 liquefied, for example at a temperature of about 190 ° C.
  • the plastic melt then passes with further heating up to 285 ° C and reducing its viscosity, together with an increase in pressure up to about 35 bar, to which as a two-fluid nozzle 1 1, as shown in Figure 4 in more detail , formed spraying and spraying 8.
  • the process shown process is preferably carried out continuously; but can also be carried out discontinuously with predetermined interruptions.
  • 4 shows a schematically drawn longitudinal section through the two-fluid nozzle 1 1 for the formation of fibers 5 for the purpose of order on the in Figure 3 schematically shown cylindrical filter element 1, as shown in a cross-sectional view closer in Fig.2.
  • the two-substance nozzle 1 1 is basically used for mixing or merging a hot carrier air stream 12 and the plastic melt of the base material 7.
  • the two-fluid nozzle 1 1 is formed from a cylindrical first and outer nozzle body 16 having an upper access area or an inlet opening 1 7 for the carrier air flow 12th having.
  • a second inner nozzle body 18 is arranged centrally, wherein the second nozzle body 18 has an access channel 19 for the liquid base material 7 in its interior.
  • the base material 7 enters the inner nozzle body 18 into the inlet channel 19 at a pressure of about 35 bar and at a temperature of about 280 ° C. coming from the extruder device 9 and the screw channel 15.
  • the nozzle body 18 has a narrowing at a conical acute angle channel guide, the conically narrowing nozzle-like access channel 19 narrows by a multiple of the diameter of the Blasluftkanals 20.
  • the access channel 19 has at its free lower end an outlet opening 21 with a conical edge, wherein it projects into an outlet opening 23 of the first nozzle body 16.
  • first nozzle body 16 encloses the extent of the second nozzle body 18 with radial and axial spacing to form the Blas Kunststoffkanals 20 fully.
  • the two adjacent outlet openings 21 and 23 are so far coaxial with the longitudinal axes of the respective nozzle body 18 and 1 6 arranged.
  • the outlet opening 21 with its edge of the inner nozzle body 18 is so spaced from the outlet opening 23 of the outer nozzle body 1 6 that results in a reduced Ausströmquerrough for the carrier air flow 12 and thus an acceleration in the exit region of the liquid base material 7.
  • FIG. 5 illustrates the effect of the accelerating carrier air flow 12 when leaving the two-component nozzle 1, resulting in jet constriction of the plastic melt and, as shown in particular in FIG. 6, a successive alignment of the initially chaotically present molecules of the base material 7 in the spray jet in the formation of the respective fiber 5. This results in a stabilized by internal molecular arrangement fiber structure with very low optical birefringence values.
  • the proposed filter element 1 with its outside of the filter medium 2 is used in a device 25 shown in principle such that it under rotation can be moved around its longitudinal axis 24 in the region of the two-fluid nozzle 1 1 according to the indicated double arrow, whereby a uniform application of fibers 5 but also a specific in its mass distribution of the fibers 5 controlled order of these fibers 5 can be made on the folded filter medium 2.
  • a fiber sheath 6 defined in any desired filter fineness can thereby be applied to the fold edges of the pleated filter medium 2.
  • the hot applied, the fibers 5 forming base material 7 in this case also passes between the folds 4, wherein a mass concentration between the folds 4 can be possible to a predeterminable extent.
  • the base material 7 has a sticky surface in its heated, molten form and, under certain circumstances and depending on the material used for the filter medium 2, can also be connected to the fold edges or fold backs of the filter medium 2 in a materially bonded manner.
  • FIG. 1 further clarifies, accumulations of base material 7 acting as spacers 27 are formed between the folds 4 by indentations of the fibers 5.
  • the fibers 5 are aligned approximately transversely to the longitudinal direction of the folds and thus transversely to the longitudinal axis 24 of the filter element 1.
  • a fiber application with changing fiber application direction is to be regarded as particularly advantageous here, since the pertinent solution to high burst and collapse compressive strengths for the entire filter element leads.

Abstract

The invention relates to a method for producing a filter element (1), comprising a first filter medium (2), which has individual filter folds (4), and a second filter medium, which surrounds at least sections of the filter folds (4) in the manner of a mat-like filter jacket (6) that is composed of individual fibres (5). The invention is characterised in that, in order to form the individual fibres (5), a solid base material is converted into a melt that, with the addition of a fluid carrier flow in directed fibre form, is injected into or sprayed onto the first filter medium (2) via at least one nozzle device (8) in such a way that the individual fibres (5) solidify at least after contacting the first filter medium (2) to form the filter jacket (6), and in that, for a successive mat build-up of the second filter medium (6) during the fibre application, the relevant nozzle device (8) and the pleated first filter medium (2) perform a relative movement with respect to each other and/or the nozzle device (8) applies the fibres along the outer contour of the first filter medium (2) in specifiable spray or injection directions.

Description

Hydac Filtertechnik GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar  Hydac Filtertechnik GmbH, industrial area, 66280 Sulzbach / Saar
Verfahren zur Herstellung eines Filterelements mit einem Filtermedium Method for producing a filter element with a filter medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, bestehend aus einem ersten Filtermedium, das einzelne Filterfalten aufweist, und einem zweiten Filtermedium, das die Filterfalten zumindest bereichsweise in der Art eines mattenartigen Filtermantels umgibt, der aus einzelnen Fasern zusammengesetzt wird. The invention relates to a method for producing a filter element, comprising a first filter medium having individual filter folds, and a second filter medium surrounding the filter folds at least partially in the manner of a mat-like filter jacket, which is composed of individual fibers.
Ein derartiges Filterelement mit einem ersten Filtermedium in Form eines Filtermaterials, das sternförmig gefaltet einzelne Filterfalten aufweist, und einem zweiten Filtermedium in Form eines Stützmittels ist aus DE 10 2005 014 360 A1 bekannt geworden. Das Stützmittel erstreckt sich zumindest teilweise in den Abstand zweier benachbarter Filterfalten und/oder innen- umfangsseitig und/oder außenumfangsseitig zu den Filterfalten und ist fluiddurchlässig ausgebildet. Das jeweilige Stützmittel ist mit filteraktiven Substanzen versehen oder selbst aus diesen filteraktiven Substanzen aufge- baut, so dass das zweite Filtermedium zur Reduzierung des Standzeit vermindernden Einflusses von Fluidbestandteilen dient, wie spezifische Alterungsprodukte oder sonstige das Fluid schädigende Medien. Such a filter element with a first filter medium in the form of a filter material, which has star-shaped folded individual filter folds, and a second filter medium in the form of a proppant has become known from DE 10 2005 014 360 A1. The support means extends at least partially in the distance between two adjacent filter folds and / or on the inside circumference and / or outside circumference of the filter folds and is designed to be fluid-permeable. The respective proppant is provided with filter-active substances or even built up from these filter-active substances, so that the second filter medium serves to reduce the lifetime reducing influence of fluid constituents, such as specific aging products or other fluid damaging media.
Die genannten filteraktiven Substanzen dienen als eine Art Partikelfresser und können beispielsweise in der Einbindung mit einem schaumartigenThe filter active substances mentioned serve as a kind of particle eaters and can be used for example in the integration with a foam-like
Körper als Stützmittel, welches die Filterfalten in Position hält, eine Migrati- on der schädigenden Stoffe auf die Reinseite des Filterelements verhindern. Das Stützmittel wird aus einer porösen, insbesondere schwammartigen Grundstruktur als Basismatrix ausgebildet, wobei aufgrund der Eigenelastizität der Grundstruktur die äußeren Filterfalten in das Schaummaterial ein- greifen und konvex vorstehende Vorsprünge des Stützmittels in die bestehenden Abstände zwischen benachbarten Filterfalten des Filtermaterials eingreifen. Das Stützmittel kann aus sogenannten Bikomponentenfasersy- stemen mittels eines Schmelzverfahrens aufgebaut werden. Das Stützmittel bzw. zweite Filtermedium wird unabhängig vom gefalteten Filtermaterial bzw. dem ersten Filtermedium gefertigt und anschließend um dieses angeordnet. Das Stützmittel besteht in Form einer Matrix aus selbstbindenden Kunststoff- und/oder Naturfasern, die zumindest teilweise fibrilliert sind. Body as a proppant, which holds the filter pleats in position, a Migrati- on the harmful substances to prevent the clean side of the filter element. The support means is formed of a porous, in particular sponge-like basic structure as the base matrix, wherein due to the inherent elasticity of the basic structure, the outer filter folds engage in the foam material and convexly projecting protrusions of the support means engage in the existing spaces between adjacent filter folds of the filter material. The proppant can be built up from so-called bicomponent fiber systems by means of a melting process. The support means or second filter medium is manufactured independently of the folded filter material or the first filter medium and then arranged around this. The proppant is in the form of a matrix of self-bonding plastic and / or natural fibers which are at least partially fibrillated.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements mit einem Filtermedium, welches zumindest in einem Flächenbereich aufeinanderfolgende Falten aufweist, ist in DE 602 1 1 579 12 offenbart. In dem bekannten Verfahren wird durch Ablegen von gesponnenen Fasern in einem halb geschmolzenen Zustand auf einer Form ein Filter ausgebildet, wobei der Filter die Form eines Filterbauteils umfaßt, die Form eine Filterabschnittformfläche zum Formen eines Fi lterabschnitts und einen die Filterabschnittsformfläche einfassenden Rahmen umfaßt. Hierbei wird der Vliesstoff in Form der Fasern mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke auf dem Formabschnitt abgelegt, so dass der entsprechende Filterabschnitt des Filters aus dem Vliesstoff, d.h., den Fasern und dem Gitter des Formabschnitts gebildet wird. Die auf dem Rahmen und dem Gitter des Formabschnitts abgelegten Fasern verschmelzen miteinander, wodurch der Vliesstoff erhalten wird und die durch Falten charakterisierte Kontur des Filterbauteils ausgebildet wird. Die Form des Gitters kann eine Faltenbalgform oder die Form einer Sinuskurve aufweisen. Aus dem Rahmen hinausragende Fasern werden in Richtung Innen- seite des Rahmens gefaltet und am Rahmen befestigt. WO 2009/088647 AI betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements mit einem zweilagigen Filtermedium. Das Fluidfiltermedium weist eine erste Lage aus einen mittleren Durchmesser von wenigstens 1/ym aufweisenden Mikrofasern und eine zweite Lage aus einen mittleren Durch- messer kleiner als 1 //m aufweisenden Submikrofasern auf, wobei wenigstens eine der Fasergruppen orientiert ist und die beiden Lagen aneinander- liegen. Bei der Herstellung werden beide Lagen zunächst unabhängig voneinander gefertigt, insbesondere mit der gewünschten Orientierung der Fasern versehen, und anschließend aneinandergelegt. Das Fluidfiltermedium kann rohrzylinderförmig mit konzentrisch angeordneten Filterlagen ausgebildet sein. Die zweite, insbesondere innenliegende Lage kann sternförmig aufgefaltet sein. A method for producing a filter element with a filter medium which has successive folds in at least one surface area is disclosed in DE 602 1 1 579 12. In the known method, by depositing spun fibers in a semi-molten state on a mold, a filter is formed, the filter comprising the shape of a filter member, the mold comprising a filter portion molding surface for molding a filter portion and a frame portion forming the filter portion molding surface. Here, the nonwoven fabric is deposited in the form of fibers with a substantially constant thickness on the mold section, so that the corresponding filter section of the filter from the nonwoven fabric, ie, the fibers and the grid of the mold section is formed. The fibers deposited on the frame and the grid of the mold section fuse together, whereby the nonwoven fabric is obtained and the contour of the filter component characterized by wrinkles is formed. The shape of the grid may have a bellows shape or the shape of a sinusoid. Fibers protruding from the frame are folded towards the inside of the frame and fastened to the frame. WO 2009/088647 A1 relates to a method for producing a filter element with a two-layer filter medium. The fluid filter medium has a first layer of microfibers having an average diameter of at least 1 μm and a second layer of a mean diameter of submicrofibrils having less than 1 μm, at least one of the fiber groups being oriented and the two layers being contiguous to each other. lie. In the production, both layers are first manufactured independently of each other, in particular provided with the desired orientation of the fibers, and then placed next to each other. The fluid filter medium may be formed tubular cylindrical with concentrically arranged filter layers. The second, in particular inner layer can be folded up in a star shape.
DE 101 09 474 C1 schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen vor, bei dem Nano- und/oder Mikrofasern durch ein elektrostatischesDE 101 09 474 C1 proposes a process for the production of nonwovens, in which nano- and / or microfibers by an electrostatic
Spinnverfahren aus einer Polymerschmelze oder einer Polymerlösung erzeugt und zu einem Vlies abgelegt werden, wobei ein bahnförmiges Trägermaterial zwischen wenigstens zwei als Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes ausgebildeten Absprüheinrichtung angeordnet ist oder hindurchgeführt wird und jede Seite des Trägermaterials mit den mittels der Absprüheinrichtungen erzeugen Nano- und/oder Mikrofasern mit entgegengesetzter Polarität beschichtet wird. Ein nach diesem Verfahren hergestellter Vliesstoff kann als Filtermaterial verwendet werden. Bei Systemen und Anlagen, bei denen Fluide als Betriebsmittel angewandt werden, hängt die Betriebssicherheit in starkem Maße von der einwandfreien Beschaffenheit der betreffenden Fluide ab. Insbesondere bei höherwertigen Anlagen ist es daher auch aus wirtschaftlichen Gründen heraus erforderlich, für die in Frage kommenden Medien, seien es gasförmige Medien oder Fluide, geeignete Filtervorrichtungen vorzusehen, um im Betrieb auftretende Verunreinigungen zu beseitigen. Wenn betreffende Betriebsfluide, wie Schmieröle, Kraftstoffe und Hydraulikflüssigkeiten, aber auch Prozeßwässer sowie Luftströme mit Verunreinigungen belastet sind, die kolloidale oder als Feststoffpartikel vorliegende Verunreinigungen enthalten, sind an die Effizienz der Filtervorrichtungen besonders hohe Anforderungen zu stel- len. Spinning process of a polymer melt or a polymer solution is generated and deposited into a nonwoven, wherein a web-shaped carrier material is arranged between at least two trained as electrodes for generating an electric field sprayer or is passed and each side of the substrate with the nano and generated by means of Absprüheinrichtungen / or microfibers coated with opposite polarity. A nonwoven fabric produced by this method can be used as the filter material. In systems and installations where fluids are used as operating equipment, the reliability of operation depends to a great extent on the proper condition of the fluids concerned. In particular, in the case of higher-value systems, it is therefore also necessary for economic reasons to provide suitable filter devices for the media in question, be it gaseous media or fluids, in order to eliminate any impurities occurring during operation. If relevant operating fluids, As lubricating oils, fuels and hydraulic fluids, as well as process waters and air streams are contaminated with impurities containing colloidal or present as solid particles impurities are to make particularly high demands on the efficiency of the filter devices.
Es ist allgemein bekannt, bei gattungsgemäß hergestel lten Filterelementen aus verschiedenen Filtermaterialien zusammengesetzte, mit zumindest in Flächenbereichen gefaltete oder plissierte Filtermatten zu verwenden, die um ein massives, im Inneren des Filterelementes angeordnetes, mit Durchlässen versehenes Stützrohr herumgelegt sind und die als Schutz vor Beschädigungen von außen in ein feinmaschiges Drahtgewebe eingefaßt sind, das dem Faltenverlauf der Filtermatte folgt. Die Verbindung der Filtermatte mit dem angesprochenen Drahtgewebe ist aufwendig und damit teuer und darüber hinaus ist die Filtermatte vor Beschädigungen nicht vollständig geschützt. Das bekannte Drahtgewebe kann nur geringe Kräfte aufnehmen, so dass es zu einem eventuellen Aufblähen und Unbrauchbarwerden des Filterelementes kommen kann, sobald sich die Anströmrichtung, beispielsweise bei einem Rückströmvorgang von innen nach außen, umkehrt. Da das Drahtgewebe unmittelbar in Kontakt ist mit der äußeren Schicht der Filtermatte, ist hierfür ein resistentes Filtermaterial zu wählen, um zu vermeiden, dass es zu Beschädigungen der Filtermatte kommt, wobei jedoch dieses resistente Material nicht über derart gute Durchlauf- und Filtriereigenschaften verfügt, wie beispielsweise empfindliche Filtermaterialien aus Poly- ester-, Glasfaser- oder Papiervlies. It is well known to use in generic Hergestel filter elements made of different filter materials, folded at least in areas or pleated filter mats, which are placed around a solid, arranged in the interior of the filter element, provided with passages support tube and as protection against damage are enclosed outside in a fine-meshed wire mesh, which follows the course of the fold of the filter mat. The connection of the filter mat with the mentioned wire mesh is expensive and therefore expensive and moreover the filter mat is not completely protected from damage. The known wire mesh can absorb only small forces, so that it can lead to a possible inflation and becoming unusable of the filter element, as soon as the direction of flow, for example, in a Rückströmvorgang from the inside out, reverses. Since the wire mesh is directly in contact with the outer layer of the filter mat, a resistant filter material should be chosen to avoid damaging the filter mat, but this resistant material does not have such good flow and filtration properties as For example, sensitive filter materials made of polyester, glass fiber or paper fleece.
Auch ist es wünschenswert, dem plissierten Filtermedium ein Vorfiltermedium vorzuschalten. Dies ist unter Verwendung solcher Drahtgewebe mit relativ großer Maschenweite nur sehr begrenzt möglich und es besteht die Gefahr, dass beispielsweise auch Metallspäne und sonstige Verschmutzungen das empfindliche Filtermaterial beschädigen und die Filtrierleistungen wesentlich beeinträchtigen können. Aus der WO 01/37969 ist es bekannt, ein Festlegeband, beispielsweise in Form eines Klebebandes, um das plissierte Filtermedium herumzulegen, um dergestalt die einzelnen Filterfalten in ihrem vorgebbaren Abstand zueinander zu stabilisieren und festzulegen, um dergestalt die für eine Filtration notwendige volle Filterfläche beizubehalten. Eine Vorfiltration ist mit dieser bekannten Lösung allerdings nicht möglich. It is also desirable to precede the pleated filter medium with a pre-filter medium. This is very limited using such wire mesh with a relatively large mesh size and there is a risk that, for example, metal chips and other contaminants damage the sensitive filter material and the Filtrierleistungen can significantly affect. From WO 01/37969 it is known to place a retaining band, for example in the form of an adhesive tape, around the pleated filter medium so as to stabilize and fix the individual filter folds in their predeterminable distance from each other in order to maintain the full filter area necessary for filtration , Pre-filtration is not possible with this known solution.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges, geeignetes Verfahren zum Herstellen eines Filterelementes mit einem Filtermedium bereitzustellen, welches zumindest in einem Flächenbereich aufeinanderfolgende Falten aufweist und auf einfache Weise bei allen betrieblichen Anforderungen in seiner Lage fixiert ist und/oder mit dem zumindest eine Vorfiltration realisierbar ist. Based on this prior art, the present invention seeks to provide an inexpensive, suitable method for producing a filter element with a filter medium having at least in a surface area consecutive folds and is fixed in a simple manner in all operational requirements in position and / or with which at least one prefiltration can be realized.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit gelöst. Dadurch, dass zur Bildung der einzelnen Fasern ein fester Grundwerkstoff in eine Schmelze überführt wird, die über mindestens eine Düseneinrichtung unter Zusatz eines fluidischen Trägerstroms in gerichteter Faserform auf das erste Filtermedium derart aufgespritzt oder aufgesprüht wird, dass die einzelnen Fasern sich zumindest nach dem Berühren mit dem ersten Filtermedium unter Bildung des Filtermantels verfestigen und dass für einen sukzessiven Mantelaufbau des zweiten Filtermediums während des Faserauftrages die jewei- lige Düseneinrichtung und das plissierte erste Filtermedium eine Relativbewegung zueinander ausführen und/oder dass die Düseneinrichtung in vorgebbaren Sprüh- oder Spritzeinrichtungen den Faserauftrag entlang der Außenkontur des ersten Filtermediums vornimmt, ist eine Herstellung technisch einfacher Art der Anordnung und Aufbringung eines das erste Filter- medium mit seinen Filterfalten in jedweder Betriebsphase stabilisierenden Faserverbundes geschaffen. Vorteilhafterweise werden die Fasern derart auf das Filtermedium aufgebracht, dass die aufgebrachten Fasern die Falten in ihrer Position halten und/oder eine Vor- oder Nachfilterstufe für das Filtermedium ausbilden. Die Fasern können unter Bildung zumindest eines Faser-Materialstegs zwischen den Falten aufgebracht werden und auf diese Weise die Falten im Betrieb des Filterelements in ihrer Position halten. According to the invention this object is achieved by a method having the features of claim 1 in its entirety. Characterized in that the formation of the individual fibers, a solid base material is transferred into a melt which is sprayed or sprayed on at least one nozzle device with the addition of a fluidic carrier stream in directional fiber form on the first filter medium such that the individual fibers, at least after contact with solidify the first filter medium to form the filter jacket and that for a successive jacket structure of the second filter medium during the fiber application, the respective nozzle device and the pleated first filter medium perform a relative movement to each other and / or that the nozzle device in predetermined spraying or spraying the fiber application along the Outside contour of the first filter medium is made a production of technically simple way of arranging and applying the first filter medium with its filter pleats in any phase of operation stabilizing fiber composite. Advantageously, the fibers are applied to the filter medium in such a way that the applied fibers hold the folds in position and / or form a pre-filter or post-filter stage for the filter medium. The fibers may be applied to form at least one fiber web between the pleats and thus maintain the pleats in position during operation of the filter element.
Indem die Fasern vorzugsweise über die gesamte, die wirksame Filterfläche des Filterelementes definierende Oberfläche des Filtermediums aufgebracht werden, ist zudem in Abhängigkeit der Durchströmungsrichtung des Filtermediums eine wirksame Vor- oder Nachfilterstufe geschaffen. Die Filterstärke der derart gebildeten Vor- oder Nachfilterstufe läßt sich in nahezu beliebiger Weise durch die aufgebrachte Schichtdicke der einzelnen Fasern stu- fenlos einstellen. Selbst eine über die Oberfläche des Filtermediums variierende Schichtdicke ist durch die erfindungsgemäße Aufbringung von Fasern auf das Filtermedium ermöglicht. Auf diese Art und Weise ist eine kostengünstige, an die jeweiligen Kundenwünsche angepaßte Herstellung eines Filterelementes mit äußerst widerstandsfähigem Aufbau, insbesondere be- zogen auf seine Anströmseite, geschaffen. By the fibers are preferably applied over the entire, the effective filter surface of the filter element defining surface of the filter medium, also an effective pre- or Nachfilterstufe is created depending on the flow direction of the filter medium. The filter strength of the pre-filter or post-filter stage formed in this way can be adjusted step-by-step in almost any desired manner by the applied layer thickness of the individual fibers. Even a varying over the surface of the filter medium layer thickness is made possible by the inventive application of fibers to the filter medium. In this way, a cost-effective, adapted to the particular customer requirements producing a filter element with extremely resistant construction, in particular based on its inflow side, created.
Durch die konstruktiv in einem weiten Bereich frei wählbare Ausrichtung der Fasern auf dem Filtermedium und relativ zu den Filterfalten können individuell dem jeweiligen Einsatzzweck und den Strömungsverhältnissen angepaßt, insbesondere auf der Anströmseite des Filterelementes und im Hinblick auf die dort herrschenden Kräfteverhältnisse, optimierte Filterelemente hergestel lt werden. Due to the structurally freely selectable within a wide range alignment of the fibers on the filter medium and relative to the filter folds individually adapted to the particular application and the flow conditions, in particular on the upstream side of the filter element and in view of the prevailing balance of power, optimized filter elements hergestel be ,
Der erfindungsgemäße An- oder Auftrag von einzelnen Fasern, verbunden mit einem Stoff- und/oder form- und/oder kraftschlüssigen in Anlage bringen der Einzelfasern mit den Filterfalten des Filtermediums eignet sich Inervorra- gend zur Stabilisierung der einzelnen Filterfalten, insbesondere von in axialer Richtung ausgerichteten Filterfalten, bei zylinderförmigen und ovalen Filterelementen. Sofern die einzelnen Filterfalten in ihrer Lage durch die einzelnen Fasern in stabilisierender Weise gehalten sind, können diese während des Filtrationsvorganges nicht ungewollt miteinander in Anlage kommen, was die wirksame Filterfläche ansonsten verringern würde. Demgemäß dient ein erfindungsgemäß hergestelltes Filterelement auch dazu, die angestrebte Filterleistung konstant beizubehalten. Es kann aber auch auf die Faltenfixierung verzichtet werden und die aufgebrachten einzel nen Fasern können dann je nach Durchströmungsrichtung des Filterelementes eine Vor- oder Nachfilterstufe ausbilden mit entsprechend geänderten Filterfeinheiten gegenüber der Hauptfilterlage in Form des Filtermediums mit den Filterfalten. Auch ist es möglich, in Durchströ- mungsrichtung des Filtermediums gesehen, den Filterfalten eine Vorfilterstufe vorzulagern sowie auf der gegenüberliegenden Seite eine Nachfilterstufe mit den Einzelfasern anzuschließen. Dergestalt ließe sich in Durchströmungsrichtung des zu filtrierenden Mediums gesehen, ausgehend von einer Grobfiltration der Vorfilterstufe, eine Hauptfiltration durch das Filter- medium mit den Filterfalten nachschalten und danach über die Nachfilterstufe eine Feinfiltration vornehmen. Insoweit läßt sich über die Einzelfasern eine Selektivität des gesamten Filterelementes frei wählen, wobei die einzelnen Fasern derart zueinander anzuordnen sind, dass jedenfalls fluid- durchlässige Zwischenräume geschaffen sind, die dem Medien- oder Fluid- durchtritt dienen. The application or application of individual fibers according to the invention, combined with a fabric and / or positive and / or non-positive fitting of the individual fibers with the filter pleats of the filter medium, is suitable for use in To stabilize the individual filter folds, in particular aligned in the axial direction filter folds, in cylindrical and oval filter elements. If the individual filter folds are held in their position by the individual fibers in a stabilizing manner, they can not unintentionally come into contact with each other during the filtration process, which would otherwise reduce the effective filter area. Accordingly, a filter element produced according to the invention also serves to maintain the desired filter performance constant. But it can also be dispensed with the folding fixation and the applied individual nen fibers can then depending on the direction of flow of the filter element form a pre- or Nachfilterstufe with correspondingly changed Filterfeinheiten compared to the main filter layer in the form of the filter medium with the filter folds. It is also possible, as viewed in the flow direction of the filter medium, to pre-filter the filter folds and to connect a post-filter stage with the individual fibers on the opposite side. In this way, it would be possible to see in the flow direction of the medium to be filtered, starting from a coarse filtration of the prefilter stage, a main filtration through the filter medium with the filter folds and then fine filtration via the postfilter stage. In that regard, a selectivity of the entire filter element can be freely selected via the individual fibers, wherein the individual fibers are to be arranged in such a way that at least fluid-permeable intermediate spaces are created, which serve the media or fluid passage.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, bei einem Herstell verfahren die Fasern, während einer Rotationsbewegung um eine Längsachse des Filterelementes, an dem Filterelement durch eine hierfür geeignete Vorrich- tung aufzubringen und dergestalt auf das plissierte Filtermedium aufzutra- gen. Insoweit läßt sich hierdurch der Filtermantel zu Vorfiltrationszwecken ausbilden. In a manufacturing method, it has proven to be particularly advantageous to apply the fibers to the filter element by means of a device suitable for this purpose during a rotational movement about a longitudinal axis of the filter element and, in this way, to apply it to the pleated filter medium. In that regard, this allows the filter casing to form for prefiltration purposes.
Bei der Wahl eines geeigneten Fasermaterials, insbesondere in Form eines thermoplastischen Kunststoffes, ist es möglich, die Fasern in einem geschmolzenen oder verflüssigten Zustand des Kunststoffes auf die freien Enden der Filterfalten des Filtermediums von außen her aufzutragen. Nach Abkühlung oder Verfestigung des Fasermaterials kann ein dabei auftretender Schrumpfungsvorgang dazu herangezogen werden, die Fasern nicht nur durch den Stoffschluß an den Kanten und Zwischenräumen der Filterfalten festzulegen, sondern auch durch eine dabei entstehende und bleibende radial wirkende Kraftkomponente der durch den Schrumpfungsvorgang bewirkten Zugkraft. Durch die radial in Bezug auf ein zylinderförmiges, plissiertes Filtermedium gerichtete Kraft ergibt sich ein gewisses Eindringen der Fasern oder des durch die Fasern gebildeten homogenen Filtermantels zwischen die einzelnen Filterfalten. Weiter bedingt dies einen Faser- Materialsteg zwischen den Filterfalten, der einen äußerst widerstandsfähigen Abstandshalter für die Filterfalten darstellt und die Filterfalten in deutlich verbesserter Weise im Vergleich zu den sonst im Stand der Technik bekannten Einrichtungen zur Positionierung und Fixierung von Filterfalten in ihrer Position hält. When choosing a suitable fiber material, in particular in the form of a thermoplastic material, it is possible to apply the fibers in a molten or liquefied state of the plastic to the free ends of the filter pleats of the filter medium from the outside. After cooling or solidification of the fiber material, a shrinking process occurring can be used to determine the fibers not only by the material bond at the edges and interstices of the filter folds, but also by a resulting and remaining radially acting force component of the pulling force caused by the shrinkage process. The force directed radially with respect to a cylindrical, pleated filter medium results in a certain penetration of the fibers or of the homogeneous filter mantle formed by the fibers between the individual filter folds. Further, this requires a fiber web of material between the filter pleats, which is an extremely resistant spacer for the filter pleats and holds the filter pleats in a significantly improved manner compared to the otherwise known in the art devices for positioning and fixing of filter pleats in position.
Ein weiterer, entscheidender Vorteil eines dahingehend erfindungsgemäß hergestellten Filterelementes ist, dass die Fasern eine nahtlose Schicht oder einen nahtlosen Filtermantel bei vollflächigem Auftrag auf das Filtermedium in der Lage sind zu bilden, da dieser aufgrund ihrer einstellbaren Faserstärke sehr dünn und somit mehrschichtig in der Art eines Endlosauftrages auftragbar sind. Es bedarf insoweit keiner zusätzlichen Verbindungstechnik zu ansonsten vorgesehenen Verbindungen eines Vorfiltermaterials auf die Hauptfilterstufe eines Filterelementes, wie dies tei lweise im Stand der Technik aufgezeigt ist. Zudem ist es dadurch auch möglich, die Filterfeinheit beispielsweise durch die gewählte Faserdichte über die gesamte Wandstärke des Fasermantels zu verändern. Hierbei ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass der Faser- mantel als Vorfi lter verwendet wird, wobei ausgehend von der Filterfeinheit des gefalteten Filtermediums von einer hohen Filterfeinheit zu einer geringeren Filterfeinheit nach außen hin diese selektiv verändert wird, wodurch an der jeweils anströmseitigen Oberfläche des Fasermantels größere Partikel abgefiltert werden als beispielsweise in tieferen, dem plissierten Filtermedi- um näherliegenden Schichten des Fasermantels. Die einzelnen Fasern lassen sich besonders vorteilhaft in einem Winkel zu der Längsachse des zylindrischen Filterelementes oder zu der Längsachse der Falten des Filtermediums von etwa 20° bis 90° anordnen, wobei es zweckmäßig ist, die Fasern von ihrer Längsausrichtung her quer, also in einem Winkel von etwa 90°, zu den Längsachsen der Falten auf das Filtermedium aufzubringen. Besonders vorteilhaft ist es, den Faserverlauf bei mittels eines Wickelvorganges aufgebrachten Fasern derart zu verändern, dass die Fasern beispielsweise sich in ihrer Ausrichtung über die gesamte Schichtdicke des Fasermantels kreuzen. Auch kann es vorteilhaft sein, die Fasern ähnlich einer chaotischen Ausrichtung, wie dies von gepreßten Filtermatten her bekannt ist, anzuordnen. Another decisive advantage of a filter element made in accordance with the invention is that the fibers are able to form a seamless layer or a seamless filter jacket when applied over the entire surface to the filter medium, since this is very thin due to its adjustable fiber thickness and thus multilayered in the manner of a Continuous orders are orderable. It does not require any additional connection technology to otherwise provided connections of a pre-filter material on the main filter stage of a filter element, as tei lweise in the prior art is shown. In addition, it is thereby also possible to change the filter fineness, for example, by the selected fiber density over the entire wall thickness of the fiber cladding. In this case, it is advantageously provided that the fiber sheath is used as a prefilter, wherein starting from the filter fineness of the folded filter medium from a high filter fineness to a lower filter fineness to the outside, this is selectively changed, whereby at the respectively upstream surface of the fiber sheath Larger particles are filtered off than, for example, in deeper, the pleated filter medium closer layers of the fiber cladding. The individual fibers can be arranged particularly advantageously at an angle to the longitudinal axis of the cylindrical filter element or to the longitudinal axis of the folds of the filter medium of about 20 ° to 90 °, wherein it is expedient, the fibers of their longitudinal direction forth transversely, ie at an angle of about 90 °, to the longitudinal axes of the folds on the filter medium. It is particularly advantageous to change the fiber course in fibers applied by means of a winding process in such a way that the fibers, for example, intersect in their orientation over the entire layer thickness of the fiber cladding. It may also be advantageous to arrange the fibers in a similar manner to a chaotic orientation, as is known from pressed filter mats.
Die Fasern lassen sich, wie bereits dargelegt, grundsätzlich auf allen Seiten eines Filtermediums auftragen, insbesondere aber auf der Filtrat- und/oder auf der Unfiltratseite eines Filtermediums. Es hat sich in überraschender Weise für einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet gezeigt, dass bereits bei kleinen Schichtdicken eines erfindungsgemäßen Faserauftrages etwa ab einer Dicke von 1 mm bis 2 mm bereits eine ausgezeichnete Fixierung von Filterfalten eines Filtermediums erzielbar ist. In Abhängigkeit von dem vorgesehenen Einsatzzweck des Filterelementes kann es durchaus sinnvoll sein, Faserschichtdicken bis etwa 6 mm oder mehr auf dem Filtermedium vorzusehen. The fibers can, as already explained, in principle be applied to all sides of a filter medium, but in particular on the filtrate and / or on the non-filtrate side of a filter medium. It has surprisingly been found for a person of ordinary skill in the art that even at small layer thicknesses of a fiber application according to the invention from about a thickness of 1 mm to 2 mm already an excellent fixation of filter folds of a filter medium can be achieved. Depending on the intended use of the filter element, it may well make sense to provide fiber layer thicknesses up to about 6 mm or more on the filter medium.
Grundsätzlich ist die Filterfeinheit des Fasermantels frei wählbar; es ist je- doch vorteilhaft, die Filterfeinheit größer zu wählen als bei dem entsprechend mit dem Fasermantel umgebenen Filtermedium, um derart eine sinnvolle Vorfilterstufe in der Art eines Grobfilters für ein gasförmiges oder flüssiges Medium zu erreichen. In Abhängigkeit von den Stoffeigenschaften des Grundwerkstoffs der Fasern findet bei einem Faserauftrag eine Klebeverbindung mit den Falten des Filtermediums statt, insbesondere eine Klebeverbindung in der Art einer Heißklebung. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn der Grundwerkstoff der Fasern zur Verflüssigung und zur Bildung einer Auffächerung in Lamellen unter anschließender Faserbildung erhitzt werden muß. Basically, the filter fineness of the fiber cladding is freely selectable; However, it is advantageous to select a greater filter fineness than in the corresponding filter medium surrounded by the fiber cladding so as to achieve a useful pre-filter stage in the manner of a coarse filter for a gaseous or liquid medium. Depending on the material properties of the base material of the fibers, an adhesive bond with the folds of the filter medium takes place during a fiber application, in particular an adhesive bond in the manner of a hot bond. The latter is particularly the case when the base material of the fibers for liquefaction and to form a fanning in slats must be heated with subsequent fiber formation.
Der Faserschicht kann zusätzlich zu ihrer mechanischen Filterwirkung eine oder mehrere weitere Funktionen, wie etwa eine definierbare elektrische Polarität, eine chemische und/oder physikalische Präferenz für bestimmte zu filtrierende Stoffe oder dergleichen aufgeprägt werden, indem bestimmte Fasermaterialien gewählt oder gar dem Grundwerkstoff der Fasern entsprechende Additive beigegeben werden, die im Bereich der pharmazeutischen Anwendung auch antibakteriellen Charakter haben können. Verfahren zur Ausfiltrierung von festen Schwebstoffen aus Fluiden mittels Filtermedien beruhen häufig auf der Anwendung von Filterhilfsstoffen oder -hilfsmitteln, um das regelmäßig auf einer Flüssigkeit basierende Fluid- Gemisch vorzufiltrieren und die Betriebslebensdauer eines Filterelementes zu verlängern. Das erfindungsgemäße Auftragen von Einzelfasern auf ein vordefiniertes Filtermedium eignet sich in besonders idealer Weise, um auf der Oberseite des Fasermantels oder aber auch während des Auftrages der Fasern Filterhilfsstoffe aufzubringen und/oder einzubetten. Durch das dahingehende intrinsische Eintragverfahren läßt sich verhindern, dass eine dicht gepackte Verschmutzungsschicht oder ein Fi lterkuchen aus festem Material sich auf der Oberfläche des Fasermantels oder Filterelementes ab- setzen kann, um dergestalt die Wirksamkeit der Hauptfilterstufe in Form des Filtermediums zu beeinträchtigen. In addition to its mechanical filtering action, the fiber layer may be imparted with one or more further functions, such as a definable electrical polarity, chemical and / or physical preference for certain substances to be filtered or the like, by selecting certain fiber materials or even additives corresponding to the base material of the fibers which may also have antibacterial character in the field of pharmaceutical application. Methods of filtering solid suspended solids from fluids by means of filter media are often based on the use of filter aids or adjuvants to pre-filter the fluid-based fluid mixture regularly and extend the service life of a filter element. The application of individual fibers according to the invention to a predefined filter medium is particularly ideally suited to the top of the fiber cladding or even during the order of the Fibers apply filter aids and / or embed. The pertinent intrinsic injection method can prevent a densely packed soil layer or filter cake of solid material from settling on the surface of the fiber cladding or filter element to affect the effectiveness of the main filter stage in the form of the filter medium.
Bei den dahingehenden Absetzvorgängen kann man grundsätzlich zwei Arten von Schwebstoffen unterscheiden, und zwar verformbare und nicht verformbare Schwebstoffe. Filterhilfsmittel arbeiten bei nicht- deformierbaren Schwebstoffen durch Erhöhung der Gesamtporosität und damit der Beladungskapazität des Filtrationssystems. Zusätzlich verlangsamen Filterhilfsstoffe den Durchtritt der nicht-deformierbaren Feststoffe auf der Oberfläche der Filtermedien, wo sie dann ohne weiteres in die Poren- struktur eindringen und den Durchfluß der Flüssigkeit blockieren können. Ferner unterbrechen Filterhilfsmittel die Bildung der gepackten festen Schicht oder des Filterkuchens. Filterhilfsmittel sind bei der Abscheidung nicht-verformbarer Schwebeteilchen im Vergleich zu verformbaren Schwebeteilchen mithin weniger effektiv. In the pertinent settling operations can be basically distinguish two types of suspended matter, namely deformable and non-deformable suspended matter. Filter aids work with non-deformable suspended solids by increasing the overall porosity and thus the loading capacity of the filtration system. In addition, filter aids slow the passage of non-deformable solids on the surface of the filter media, where they then readily enter the pore structure and block the flow of the liquid. Furthermore, filter aids interrupt the formation of the packed solid layer or filter cake. Filter aids are therefore less effective at depositing non-deformable suspended particles as compared to deformable suspended particles.
In den Fasermantel lassen sich gestufte Filterbetten, etwa von Glasmikroperlen oder von nicht sphärisch geformten Filterhilfsstoffen, wie etwa poröse Materialien mit geringer Dichte, aufbringen, beispielsweise in Form von Silikaten, Oxyden, Carbonaten, Kieselgel, Polymeren oder sonstigen porö- sen Stoffen mit niedriger Schüttdichte. Weitere Filterhilfsstoffe können aus Aktivkohle bestehen oder aus lonenaustauscherharzen, antioxidierenden Additiven etc. gebildet sein. Stepped filter beds, such as glass microbeads or non-spherical filter aids, such as low density porous materials, such as silicates, oxides, carbonates, silica, polymers, or other low bulk density porous materials can be applied to the cladding , Other filter aids may consist of activated carbon or be formed from ion exchange resins, antioxidant additives, etc.
Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Fil- terelementes sieht zumindest folgende weitere Verfahrensschritte vor: Verflüssigen eines etwaig in festem Zustand befindlichen Grundwerkstoffes der Fasern, A variant of the method according to the invention for producing the filter element provides at least the following further method steps: Liquefying a possibly in a solid state base material of the fibers,
Fördern des flüssigen Grundwerkstoffes für die Faserherstellung, vorzugsweise unter Druck in eine Spritz- oder Sprüheinrichtung zur Bildung eines sich in Strahlen oder Lamellen auffächernden Strahls, der unter Dickenreduzierung zu den gewünschten Fasern zerfällt und anschließend auf ein vorpositioniertes Filtermedium oder eine Anzahl von Filtermedien gleichzeitig aufgetragen wird. Das Spritzverfahren kommt dabei ohne weiteren Eintrag von kinetischer Conveying the liquid base material for fiber production, preferably under pressure, into a spraying or spraying device to form a jet fanning in blast or lamella, which crumbles to the desired fibers with a reduction in thickness and then applied simultaneously to a prepositioned filter medium or a number of filter media , The spray process comes without further entry of kinetic
Energie, außer dem hydraulischen Druck, auf den flüssigen Grundwerkstoff für die Fasern aus, während bei einem Sprühverfahren die Aufprägung zusätzlicher kinetischer Energie auf den Flüssigkeitsstrahl erfolgt zur weiteren Auffächerung und Dickenreduktion sowie zum beschleunigten Transport der sich durch Ausrichtung der Moleküle in dem Grundwerkstoff und durch Auskristallisation bildenden Fasern. Energy, except for the hydraulic pressure on the liquid base material for the fibers, while in a spraying process, the impingement of additional kinetic energy on the liquid jet is carried out to further fanning and thickness reduction and accelerated transport by aligning the molecules in the base material and by crystallization forming fibers.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird dabei ein etwa als Granulat vorliegender Grundwerkstoff für die Fasern erhitzt und verflüssigt und mit einer Extrudereinrichtung zu einer Spritz- oder Sprüheinrichtung, insbesondere zu einer hydraulisch zerstäubenden Düse gefördert und zerstäubt. Die Düse zur Bildung der Fasern kann auch eine Mehrstoffdüse, insbesondere eine einen Trägerluftstrom an die Grundwerkstoffschmelze bringende Zweistoffdüse sein, wobei der flüssige Grundwerkstoff innerhalb des Düsenkörpers oder außerhalb des Düsenkörpers mit dem Trägerluftstrom zum Zweck der Zerstäubung des flüssigen Grundwerkstoffes und des Transports an das Filtermedium zusammengeführt wird. In a preferred method, a base material for the fibers, which is present in the form of granules, is heated and liquefied and conveyed and atomized by means of an extruder device to an injection or spraying device, in particular to a hydraulically atomising nozzle. The nozzle for forming the fibers may also be a multi-component nozzle, in particular a two-fluid nozzle bringing a carrier air flow to the base material melt, wherein the liquid base material within the nozzle body or outside of the nozzle body merges with the carrier air stream for the purpose of atomizing the liquid base material and the transport to the filter medium becomes.
Als Grundwerkstoff für die Fasern eignen sich vorzugsweise thermoplasti- sehe Kunststoffe oder auch duroplastische Ein- oder Zweikomponenten- Kunststoffe. Ferner können für das Fasermaterial sog. Bikomponentenfasern mit vorgebbarer Stapel länge eingesetzt werden. As the base material for the fibers are preferably thermoplastic see plastics or thermoset one- or two-component Plastics. Furthermore, so-called bicomponent fibers with a predefinable staple length can be used for the fiber material.
Ein besonders bevorzugtes Herstellungsverfahren für einen erfindungsge- mäßen Fasermantel ist ein sog.„Spunspray"-Verfahren , bei dem ein fester Grundwerkstoff für die Fasern etwa ein Thermoplast zunächst aus einer vorzugsweisen Granulatform in eine Schmelze überführt wird. Die Schmelze wird durch die Extrudereinrichtung der Zweistoffdüse zugeführt, in deren einem zentralen Kanal die Schmelze förderbar ist. Der zentrale Düsen- kanal ist von einem Ringkanal für Trägerluft umgeben, wobei die Trägerluft, die auch erhitzt sein kann, oder ein Heißgas an einer gemeinsamen Austrittsfläche der Düse an den Schmelzstrom geführt werden. Die zunächst insoweit chaotisch in der Schmelze vorliegenden Grundwerkstoff-Moleküle werden dabei ausgerichtet und definieren eine Faserform, die nach dem Berühren an dem Filtermedium kristallisiert und sich unter Schrumpfung verfestigt. Anstelle der Trägerluft als fluidischen Trägerstrom kann auch ein sonstiges Arbeitsgas, wie Stickstoff, aber auch ein flüssiges Medium eingesetzt sein. Das Filtermedium in Form beispielsweise von zylindrischen, in Längsrichtung gefalteten Filterfalten wird dabei in Rotation gehalten, und zwar in dem Spritz- oder Sprühbereich der Zweistoffdüse, die sich dann in Längsrichtung des Filtermediums hin und her bewegt und dergestalt einen Fasermantel mit sukzessiv zunehmender Schichtdicke auf dem plissierten Filter- medium erzeugt. Auch kann die dahingehende Auftragdüse stillstehen und das Filtermedium gleichzeitig bei seiner Rotation in Längsrichtung sich hin und her bewegen. A particularly preferred production method for a fiber cladding according to the invention is a so-called "spun spray" method in which a solid base material for the fibers, for example a thermoplastic, is first transferred from a preferred granulate form into a melt The central nozzle channel is surrounded by a ring channel for carrier air, wherein the carrier air, which may also be heated, or a hot gas at a common exit surface of the nozzle are fed to the melt stream. The base material molecules initially present in this way in the melt are aligned and define a fibrous form which crystallizes upon contact with the filter medium and solidifies under shrinkage Instead of the carrier air as a fluidic carrier stream, another working gas such as nitrogen, but also be used a liquid medium. The filter medium in the form of, for example, cylindrical, longitudinally folded filter pleats is held in rotation, in the spray or spray area of the two-fluid nozzle, which then reciprocates in the longitudinal direction of the filter medium and thus a fiber cladding with successively increasing layer thickness on the pleated filter medium produced. Also, the pertinent application nozzle can stand still and the filter medium at the same time move in its rotation in the longitudinal direction back and forth.
Der abgekühlte und besäumte Fasermantel kann mit Bild- oder Schriftzei- chen, etwa mit Firmenlogos od.dgl., bedruckt werden. Neben dem Vorteil einer nahtlosen Umspritzung läßt sich für den aufzubringenden Fasermantel der Materialeinsatz, die Schichtdicke sowie die Porosität variabel halten und an Kundenwünsche unmittelbar anpassen. Hierzu trägt auch die vorgebbare funktionale Schichtgebung mit bei und die Spunspray-Lage läßt sich in ihrer Funktionalität steuern, beispielsweise was deren Polarität, die Aktivität der Grenzfläche oder die Einlagerung von Additiven anbelangt. Neben der möglichen Faltenstabilisierung läßt sich dergestalt das erfindungsgemäße Filterelement auch in weitem Rahmen einstellen betreffend die Schmutzaufnahmekapazität, das Durchströmungsverhalten sowie betreffend die Stabilität (Durchflußwechselermüdung). The cooled and trimmed fiber cladding can be imprinted with images or characters, such as company logos or the like. In addition to the advantage of a seamless encapsulation can be applied to the applied fiber cladding The material use, the layer thickness and the porosity variable and adapt to customer requirements directly. The specifiable functional layering also contributes to this, and the functionality of the spun-spray layer can be controlled, for example as regards its polarity, the activity of the interface or the incorporation of additives. In addition to the possible wrinkle stabilization, the filter element according to the invention can thus be adjusted in a wide range in terms of dirt holding capacity, flow behavior and stability (Durchflußwechselermüdung).
Insbesondere bei einem Einsatz der Spunspray-Lage als vorgeschaltete Vorfilterstufe und nachgeschaltete Nachfilterstufe in Durchströmungsrichtung des Filtermediums gesehen vor und nach dem Medium angeordnet, läßt sich die gewählte Anordnung als sog. Migrationsbremse nutzen, d.h. Ver- schmutzungspartikel des Filtermediums selbst durch das jeweils eingesetzte Filtermedienmaterial läßt sich über die nachgeschaltete Spunspray-Lage sicher auffangen und beherrschen, so dass der sonstige Medienkreislauf von dahingehenden internen Verschmutzungsanteilen des Filters verschont bleibt. In particular, when using the Spunspray layer as upstream pre-filter stage and downstream Nachfilterstufe seen in the direction of flow of the filter medium before and after the medium, the selected arrangement can be used as a so-called. Migration brake, i. Dirt particles of the filter medium itself by the filter media material used in each case can be safely collected and controlled via the downstream Spunspray layer, so that the other media circuit is spared from pertinent internal contamination components of the filter.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die The invention is explained in more detail with reference to the drawing. It shows in principle and not to scale representation of the
Fig.1 einen teilweisen, schematischen Querschnitt durch ein erfin- dungsgemäß hergestelltes Filterelement mit Fasermantel; 1 shows a partial, schematic cross section through a filter element with fiber cladding produced according to the invention;
Fig.2 in Draufsicht eine Querschnittsfläche durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Filterelement mit Fasermantel; eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des Filterelementes, einen schematischen Querschnitt durch eine Zwei Stoff düse zur Erzeugung und zum Auftrag von Fasern auf das Filtermedium des Filterelements; eine schematische Darstellung der Strahleinschnürung einer aus der Zweistoffdüse in Fig.4 austretenden Schmelze des Grundwerkstoffes der Fasern unter dem Einfluß eines Träger- luftstromes; und eine schematische Darstellung der zunehmenden Ausrichtung der Moleküle in den Grundwerkstoff für die Fasern während und nach der Passage durch die Zweistoffdüse. FIG. 2 shows a plan view of a cross-sectional area through a fiber-clad filter element produced according to the invention; FIG. a schematic representation of an apparatus for performing a method according to the invention for the manufacture of the filter element, a schematic cross section through a two-substance nozzle for generating and for applying fibers to the filter medium of the filter element; a schematic representation of the jet constriction emerging from the two-fluid nozzle in Figure 4 melt of the base material of the fibers under the influence of a carrier air flow; and a schematic representation of the increasing orientation of the molecules into the base material for the fibers during and after passage through the binary nozzle.
In Fig.1 ist in einem teilweisen schematisch dargestellten Querschnitt ein plissiertes Filtermedium 2 aus einer üblich aufgebauten Filtermatte gezeigt, das in regelmäßigen Abständen einzelne Falten 4 aufweist, die in einer Art sinusförmigem Verlauf aneinandergereiht sind. Das, ausgehend von der ebenen Lage nach der Fig.1 , zylindrisch gebogene Filtermedium 2 ist Teil eines in Fig.2 gezeigten zylinderförmigen Filterelementes 1 , das zur Filtration eines flüssigen oder gasförmigen Fluids dient. Das Filtermedium 2 ist mehrschichtig aufgebaut und kann in üblicher Weise aus einer Aufeinanderschichtung von mehreren Lagen, beispielsweise gebildet aus Vlies und Faser-Materialien sowie Einzelgeweben gebildet sein. Lochgitterrohre sowie gelochte Streckmetall mäntel dienen insbesondere der Bildung eines innenliegenden Stützrohres 2' für das Filtermedium. Vorzugsweise wird für den Streckmetall mantel oder das Lochgitterrohr ein nichtrostender Stahl oder verzinnter Stahl verwendet; es sind aber auch Kunststoff-Lösungen für die Bildung des inneren Stützrohres 2' möglich. Wie des weiteren die Fig.2 zeigt, legt sich dabei das Filtermedium 2 mit seinen Faltenkanten innenum- fangsseitig an der Außenumfangsseite des Stützrohres 2' an. Das Filterelement läßt sich dann in üblicher Weise mit einem Stützrohr und zwei Endkappen versehen als handelbare Filtereinrichtung in übliche Filtergehäuse (nicht dargestellt) austauschbar einsetzen. Um nun die Faltenrücken auf der Außenseite des Filtermediums 2, die in Fig.1 am oberen Rand der Falten 4 des Filtermediums 2 sich befinden, wobei die Außenseite im vorliegenden Fall die Anströmseite von Unfiltrat für das Filterelement 1 darstellt, in ihrer Lage auch bei hoher Belastung durch Strömungskräfte des anströmenden Fluidmediums zu stabilieren, ist eine Faserschicht auf einen Flächenbereich 3 des Filtermediums 2 aufgebracht. Die Faserschicht ist dabei, wie dies die Fig. 2 zeigt, vollflächig als Fasermantel 6 um die Außenseite des zylinderförmigen Filtermediums 2 in etwa gleichbleibender Schichtdicke herumgelegt. Zur Aufbringung der dahingehend einzelnen Fasern 5 des Fasermantels 6 dient ein, bezogen auf die Fig.3 schematisch dargestelltes Auftragverfahren sowie eine Vorrichtung, die im wesentlichen aus einer Extrudereinrichtung 9 mit integrierter Heizeinrichtung 10 besteht, sowie eine Spritz- oder Sprüheinrichtung 8 in Form einer Zweistoffdüse 1 1 (vgl. Fig.4) aufweist. In FIG. 1, a pleated filter medium 2 made of a filter mat of conventional design is shown in a partially schematically illustrated cross-section, which has individual folds 4 at regular intervals, which are lined up in a sinusoidal manner. The cylindrically curved filter medium 2 starting from the planar position according to FIG. 1 is part of a cylindrical filter element 1 shown in FIG. 2, which serves to filter a liquid or gaseous fluid. The filter medium 2 has a multilayer structure and can be formed in a conventional manner from a stacking of several layers, for example formed of fleece and fiber materials and individual fabrics. Perforated tubes and perforated expanded metal coats are used in particular the formation of an inner support tube 2 'for the filter medium. Preferably, for the Expanded metal sheath or the perforated metal pipe uses a stainless steel or tinned steel; but there are also plastic solutions for the formation of the inner support tube 2 'possible. As further shown in FIG. 2, the filter medium 2 engages with its fold edges on the inside circumference on the outer peripheral side of the support tube 2 '. The filter element can then in the usual way with a support tube and two end caps provided as tradable filter device in the usual filter housing (not shown) used interchangeably. To now the wrinkles back on the outside of the filter medium 2, which are in Fig.1 at the top of the folds 4 of the filter medium 2, wherein the outside in the present case, the inflow side of unfiltered material for the filter element 1, in their position even at high To stabilize stress due to flow forces of the inflowing fluid medium, a fiber layer is applied to a surface region 3 of the filter medium 2. The fiber layer is, as shown in FIG. 2, laid over the entire surface as a fiber cladding 6 around the outside of the cylindrical filter medium 2 in an approximately constant layer thickness. For application of the respective individual fibers 5 of the fiber cladding 6 is a, with reference to the Figure 3 schematically illustrated application method and a device consisting essentially of an extruder 9 with integrated heater 10, and a spray or spray 8 in the form of a two-fluid nozzle 1 1 (see Fig.4).
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen gelangt vorzugsweise ein als thermoplastischer Kunststoff ausgebildeter Grundwerkstoff 7 für die Herstellung der Fasern 5 zur Anwendung, wobei das Granulat von der von einem drehzahlsteuerbaren Elektromotor 13 angetriebenen Extrudereinrichtung 9 zugeführt wird. Das Kunststoff-Granulat wird hierzu in einem Vorratsbehälter 1 mit trichterförmigem Boden vorgehalten und mittels der Heiz- oder Schmelzeinrichtung 10 verflüssigt, beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 190°C. In einem bei Extruderanlagen üblichen Schneckenkanal 1 5 gelangt die Kunststoffschmelze dann unter weiterer Erhitzung auf bis zu 285°C und Verringerung ihrer Viskosität nebst unter Zunahme von Druck bis auf etwa 35 bar, an die als Zweistoffdüse 1 1 , wie in Fig.4 näher aufgezeigt, gebildete Spritz- und Sprüheinrichtung 8. Der dargestellte Verfahrensprozeß ist vorzugsweise kontinuierlich ausgeführt; kann aber auch mit vorgegebenen Unterbrechungen diskontinuierlich ausgeführt werden. Fig.4 zeigt einen schematisch gezeichneten Längsschnitt durch die Zweistoffdüse 1 1 zur Bildung von Fasern 5 zwecks Auftrag auf das in Fig.3 schematisch dargestellte zylindrische Filterelement 1 , wie es in einer Querschnittdarstellung näher in Fig.2 dargestellt ist. Die Zweistoffdüse 1 1 dient grundsätzlich zum Vermischen oder Zusammenführen eines heißen Trägerluftstromes 12 und der Kunststoffschmelze des Grundwerkstoffes 7. Dazu ist die Zweistoffdüse 1 1 aus einem zylindrischen ersten und äußeren Düsenkörper 16 gebildet, der einen oberen Zutrittsbereich oder eine Zutrittsöffnung 1 7 für den Trägerluftstrom 12 auf- weist. In dem ersten oder äußeren Düsenkörper 16 ist ein zweiter innerer Düsenkörper 18 zentral angeordnet, wobei der zweite Düsenkörper 18 in seinem Inneren einen Zutrittskanal 19 für den flüssigen Grundwerkstoff 7 aufweist. Der Grundwerkstoff 7 tritt in den Zutrittskanal 19 mit einem Druck von etwa 35 bar und einer Temperatur von etwa 280°C von der Ex- trudereinrichtung 9 und dem Schneckenkanal 15 kommend in den inneren Düsenkörper 18 ein. Hierfür weist der Düsenkörper 18 eine sich in konisch spitzem Winkel verengende Kanalführung auf, wobei der konisch sich verengende düsenartige Zutrittskanal 19 sich um ein Mehrfaches des Durchmessers des Blasluftkanals 20 verengt. Der Zutrittskanal 19 weist an seinem freien unteren Ende eine Austrittsöffnung 21 mit kegelartigem Rand auf, wobei er in eine Austrittsöffnung 23 des ersten Düsenkörpers 16 ragt. Der erste Düsenkörper 16 umschließt insoweit den zweiten Düsenkörper 18 mit radialem und axialem Abstand unter Bildung des Blasluftkanals 20 vollumfänglich. Die beiden benachbart liegenden Austrittsöffnungen 21 und 23 sind insoweit koaxial zu den Längsachsen der betreffenden Düsenkörper 18 bzw. 1 6 angeordnet. Die Austrittsöffnung 21 mit ihrem Rand des inneren Düsenkörpers 18 ist derart von der Austrittsöffnung 23 des äußeren Düsenkörpers 1 6 beabstandet, dass sich ein verringerter Ausströmquerschnitt für den Trägerluftstrom 12 und somit eine Beschleunigung im Austrittsbereich des flüssigen Grundwerkstoffes 7 ergibt. In the exemplary embodiments shown, preferably a base material 7 designed as a thermoplastic material is used for producing the fibers 5, the granules being supplied by the extruder device 9 driven by a speed-controllable electric motor 13. The plastic granules is held for this purpose in a reservoir 1 with funnel-shaped bottom and by means of the heating or Melting device 10 liquefied, for example at a temperature of about 190 ° C. In a conventional in extruder systems screw channel 1 5 the plastic melt then passes with further heating up to 285 ° C and reducing its viscosity, together with an increase in pressure up to about 35 bar, to which as a two-fluid nozzle 1 1, as shown in Figure 4 in more detail , formed spraying and spraying 8. The process shown process is preferably carried out continuously; but can also be carried out discontinuously with predetermined interruptions. 4 shows a schematically drawn longitudinal section through the two-fluid nozzle 1 1 for the formation of fibers 5 for the purpose of order on the in Figure 3 schematically shown cylindrical filter element 1, as shown in a cross-sectional view closer in Fig.2. The two-substance nozzle 1 1 is basically used for mixing or merging a hot carrier air stream 12 and the plastic melt of the base material 7. For this purpose, the two-fluid nozzle 1 1 is formed from a cylindrical first and outer nozzle body 16 having an upper access area or an inlet opening 1 7 for the carrier air flow 12th having. In the first or outer nozzle body 16, a second inner nozzle body 18 is arranged centrally, wherein the second nozzle body 18 has an access channel 19 for the liquid base material 7 in its interior. The base material 7 enters the inner nozzle body 18 into the inlet channel 19 at a pressure of about 35 bar and at a temperature of about 280 ° C. coming from the extruder device 9 and the screw channel 15. For this purpose, the nozzle body 18 has a narrowing at a conical acute angle channel guide, the conically narrowing nozzle-like access channel 19 narrows by a multiple of the diameter of the Blasluftkanals 20. The access channel 19 has at its free lower end an outlet opening 21 with a conical edge, wherein it projects into an outlet opening 23 of the first nozzle body 16. Of the first nozzle body 16 encloses the extent of the second nozzle body 18 with radial and axial spacing to form the Blasluftkanals 20 fully. The two adjacent outlet openings 21 and 23 are so far coaxial with the longitudinal axes of the respective nozzle body 18 and 1 6 arranged. The outlet opening 21 with its edge of the inner nozzle body 18 is so spaced from the outlet opening 23 of the outer nozzle body 1 6 that results in a reduced Ausströmquerschnitt for the carrier air flow 12 and thus an acceleration in the exit region of the liquid base material 7.
Die Wirkung des sich beschleunigenden Trägerluftstroms 12 beim Verlassen der Zweistoffdüse 1 1 verdeutlicht die Fig.5, wobei sich eine Strahleinschnürung der Kunststoffschmelze ergibt und, wie insbesondere die Fig.6 zeigt, erfolgt eine sukzessive Ausrichtung der zunächst chaotisch vorliegen- den Moleküle des Grundwerkstoffes 7 im Sprühstrahl bei der Bildung der jeweiligen Faser 5. Hierdurch ergibt sich eine durch innere Molekülanordnung stabilisierte Faserstruktur mit sehr niedrigen, optischen Doppelbrechungswerten. Wie die Fig.3 des weiteren zeigt, ist zum gleichmäßigen Auftrag der aus der Zweistoffdüse 1 1 sich bildenden Fasern 5 für den dahingehenden Faserauftrag das vorgesehene Filterelement 1 mit seiner Außenseite des Filtermediums 2 derart in einer prinzipiell dargestellten Vorrichtung 25 eingesetzt, dass es unter Rotation gemäß dem angegebenen Doppelpfeil um seine Längsachse 24 im Bereich der Zweistoffdüse 1 1 verfahren werden kann, wodurch ein gleichmäßiger Auftrag von Fasern 5 aber auch ein spezifisch in seiner Massenverteilung der Fasern 5 gesteuerter Auftrag von diesen Fasern 5 auf das gefaltete Filtermedium 2 erfolgen kann. Hierbei kann das Filterelement 1 auch in Richtung der abgewandten Pfeile koaxial zu seiner Längsachse 24 mittels der Vorrichtung 25 die Rotationsbewegung überlagernd verfahren werden. Wie die Fig.1 des weiteren verdeutlicht, kann dadurch ein in beliebiger Filterfeinheit definierter Fasermantel 6 auf die Faltenkanten des plissierten Filtermediums 2 aufgetragen werden. Der heiß aufgetragene, die Fasern 5 bildende Grundwerkstoff 7 gelangt hierbei auch zwischen die Falten 4, wobei eine Massenkonzentration zwischen den Falten 4 in vorgebbarem Umfang möglich sein kann. Der Grundwerkstoff 7 hat in seiner erhitzten, als Schmelze vorliegenden Form eine klebrige Oberfläche und vermag sich unter Umständen und in Abhängigkeit des verwendeten Materials des Fil- termediums 2 auch stoffschlüssig mit den Faltenkanten oder Faltenrücken des Filtermediums 2 zu verbinden. FIG. 5 illustrates the effect of the accelerating carrier air flow 12 when leaving the two-component nozzle 1, resulting in jet constriction of the plastic melt and, as shown in particular in FIG. 6, a successive alignment of the initially chaotically present molecules of the base material 7 in the spray jet in the formation of the respective fiber 5. This results in a stabilized by internal molecular arrangement fiber structure with very low optical birefringence values. As shown in Figure 3 further shows is for uniform application of the two-fluid nozzle 1 1 forming fibers 5 for the pertinent fiber application, the proposed filter element 1 with its outside of the filter medium 2 is used in a device 25 shown in principle such that it under rotation can be moved around its longitudinal axis 24 in the region of the two-fluid nozzle 1 1 according to the indicated double arrow, whereby a uniform application of fibers 5 but also a specific in its mass distribution of the fibers 5 controlled order of these fibers 5 can be made on the folded filter medium 2. Here, the filter element 1 in the direction of the opposite arrows coaxial with its longitudinal axis 24 by means of the device 25, the rotational movement can be moved overlaid. As FIG. 1 further clarifies, a fiber sheath 6 defined in any desired filter fineness can thereby be applied to the fold edges of the pleated filter medium 2. The hot applied, the fibers 5 forming base material 7 in this case also passes between the folds 4, wherein a mass concentration between the folds 4 can be possible to a predeterminable extent. The base material 7 has a sticky surface in its heated, molten form and, under certain circumstances and depending on the material used for the filter medium 2, can also be connected to the fold edges or fold backs of the filter medium 2 in a materially bonded manner.
Zudem tritt bei Abkühlung des Grundwerkstoffs 7 ein Schrumpfungsprozeß der Fasern 5 und des aus diesen gebildeten Fasermantels 6 ein, der bei ei- nem im Querschnitt endlosen, ein Filtermedium 2 umschließenden und insbesondere ein zylindrisches Filtermedium 2 umschließenden Filtermantels 6 dazu führt, dass eine Querkraft in radialer Richtung zu der Längsachse 24 oder zu einem Innenraum des Filterelements 1 gerichtet wird, wodurch eine zumindest sichere kraftschlüssige Anlage der Fasern 5 an den Falten 4 ermöglicht ist. In addition, upon cooling of the base material 7, a shrinkage process of the fibers 5 and of the fiber sheath 6 formed therefrom occurs, resulting in a transverse force in a filter sheath 6 enclosing a filter medium 2 and enclosing in particular a cylindrical filter medium 2 directed radially to the longitudinal axis 24 or to an interior of the filter element 1, whereby at least a secure non-positive engagement of the fibers 5 is made possible on the folds 4.
Wie die Fig.1 des weiteren verdeutlicht, bilden sich zwischen den Falten 4 durch Einbuchtungen der Fasern 5 als Abstandshalter 27 wirkende Ansammlungen von Grundwerkstoff 7. Auf diese Art und Weise ist eine auch unter Betriebsbedingungen des Filterelementes 1 , die eine hohe mechanische Beanspruchung bedingen, eine sichere Festlegung und ein Schutz der Falten 4 des Filtermediums 2 erreicht. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Fasern 5 in etwa quer zu der Längsausrichtung der Falten und mithin quer zur Längsachse 24 des Filterelementes 1 ausgerichtet. Ins- besondere ein Faserauftrag mit wechselnder Faserauftragsrichtung ist aber hier als besonders vorteilhaft anzusehen, da die dahingehende Lösung zu hohen Berst- und Kollapsdruckfestigkeiten für das gesamte Filterelement führt. As FIG. 1 further clarifies, accumulations of base material 7 acting as spacers 27 are formed between the folds 4 by indentations of the fibers 5. In this way, even under operating conditions of the filter element 1, which require high mechanical stress, achieved a secure fixing and protection of the folds 4 of the filter medium 2. In the embodiments shown, the fibers 5 are aligned approximately transversely to the longitudinal direction of the folds and thus transversely to the longitudinal axis 24 of the filter element 1. In particular, a fiber application with changing fiber application direction is to be regarded as particularly advantageous here, since the pertinent solution to high burst and collapse compressive strengths for the entire filter element leads.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (1 ), bestehend aus einem ersten Filtermedium (2), das einzelne Filterfalten (4) aufweist, und einem zweiten Filtermedium, das die Filterfalten (4) zumindest bereichsweise in der Art eines mattenartigen Filtermantels (6) umgibt, der aus einzelnen Fasern (5) zusammengesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der einzelnen Fasern (5) ein fester Grundwerkstoff in eine Schmelze überführt wird, die über mindestens eine Düseneinrichtung (8) unter Zusatz eines fluidischen Trägerstromes in gerichteter Faserform auf das erste Filtermedium (2) derart aufgespritzt oder aufgesprüht wird, dass die einzelnen Fasern (5) sich zumindest nach dem Berühren mit dem ersten Filtermedium (2) unter Bildung des Filtermantels (6) verfestigen und dass für einen sukzessiven Mattenaufbau des zweiten Filtermediums (6) während des Faserauftrages die jeweilige Düseneinrichtung (8) und das plissierte erste Filtermedium (2) eine Relativbewegung zueinander ausführen und/oder dass die Düseneinrichtung (8) in vorgebbaren Sprüh- oder Spritzrichtungen den Faserauftrag entlang der Außenkontur des ersten Filtermediums (2) vornimmt. Method for producing a filter element (1), comprising a first filter medium (2), which has individual filter folds (4), and a second filter medium, which surrounds the filter folds (4), at least in regions, in the manner of a mat-like filter jacket (6), is composed of individual fibers (5), characterized in that for the formation of the individual fibers (5) a solid base material is transferred into a melt, the at least one nozzle means (8) with the addition of a fluidic carrier stream in a directional fiber form on the first Filter medium (2) is sprayed or sprayed on such that the individual fibers (5) solidify at least after contact with the first filter medium (2) to form the filter shell (6) and that for a successive mat construction of the second filter medium (6) during the fiber application the respective nozzle device (8) and the pleated first filter medium (2) a relative movement zueina Run and / or that the nozzle device (8) makes the fiber application along the outer contour of the first filter medium (2) in predeterminable spraying or spraying directions.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) derart auf das erste Filtermedium (2) aufgebracht werden, dass die aufgebrachten Fasern (5) die Falten (4) in ihrer Position halten und/oder eine Vor- oder Nachfilterstufe für das Filtermedium (2) ausbilden. A method according to claim 1, characterized in that the fibers (5) are applied to the first filter medium (2) such that the applied fibers (5) hold the pleats (4) in position and / or a pre-filter or post-filter stage form the filter medium (2).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachten Fasern (5) zumindest einen Faser-Materialsteg zwischen den Falten (4) ausbilden. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the applied fibers (5) form at least one fiber material web between the folds (4).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) flächig in einer vorgebbaren Schicht- dicke unter Bildung eines Filtermantels (6) auf das erste Filtermedium (2) aufgetragen werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers (5) surface in a predetermined layer thickness are applied to the first filter medium (2) to form a filter jacket (6).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) in einer Schichtdicke von etwa 2 mm bis 6 mm auf das erste Filtermedium (2) aufgebracht werden. 5. The method according to claim 4, characterized in that the fibers (5) are applied in a layer thickness of about 2 mm to 6 mm on the first filter medium (2).
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schicht der das zweite Filtermedium (6) bildenden Fasern (5) eine geringere oder höhere Filterfeinheit als für das erste Filtermedium (2) gewählt wird unter Bildung der Vor- bzw. Nachfi lterstufe. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that for the layer of the second filter medium (6) forming fibers (5) a lower or higher filtration fineness than for the first filter medium (2) is selected to form the pre-and Nachfi lterstufe.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) während einer Rotationsbewegung des bevorzugt zylinderförmig ausgebildeten Filterelements (1 ) auf das erste7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers (5) during a rotational movement of the preferably cylindrical-shaped filter element (1) on the first
Filtermedium (2) aufgebracht werden. Filter medium (2) are applied.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtermantel (6) nach seinem Auftrag auf das erste Filtermedium (2) im Durchmesser schrumpft und/oder dass die durch die Fasern (5) gebildete Schicht in Form des Filtermantels (6) nahtlos ausgebildet wird. 8. The method according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the filter casing (6) after its application to the first filter medium (2) shrinks in diameter and / or that by the fibers (5) formed layer in the form of the filter mantle (6) is seamlessly formed.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) mit einer höheren Temperatur als der Raumtemperatur auf das erste Filtermedium (2) aufgebracht werden. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers (5) are applied at a temperature higher than the room temperature to the first filter medium (2).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Fasern (5) vorgegeben wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the orientation of the fibers (5) is specified.
1 1 .Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) etwa 20° bis 90° quer zu den Falten (4) des ersten Filtermediums (2) aufgetragen werden. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) auf der Unfiltratseite und/oder der Fi I- tratseite des ersten Filtermediums (2) unter Bildung einer Vor- bzw. Nachfilterstufe aufgebracht werden. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) durch eine Klebeverbindung und/oder durch auf die Falten (4) des ersten Filtermediums (2) gerichtete Querkräfte mit den sonstigen Fasern des Filtermediums (2) formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden werden. 1 1.A method according to claim 10, characterized in that the fibers (5) about 20 ° to 90 ° transverse to the folds (4) of the first filter medium (2) are applied. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers (5) on the unfiltrate side and / or the Fi I- side of the first filter medium (2) are applied to form a pre- and post-filter stage. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers (5) by an adhesive bond and / or by the folds (4) of the first filter medium (2) directed transverse forces with the other fibers of the filter medium (2) positively / or non-positively connected.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht der Fasern (5) Filterhilfsstoffe, wie Silikate, Oxide, Carbonate, Kieselgel, Polymere, Glas, Mikroperlen oder sonstige poröse Stoffe mit niedriger Schüttdichte beinhaltet und/oder mit definierbarer Polarität ausgebildet wird. 14. The method according to any one of claims 4 to 13, characterized in that the layer of fibers (5) filter aids, such as silicates, oxides, carbonates, silica gel, polymers, glass, microbeads or other porous materials with low bulk density includes and / or with definable polarity is formed.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zumindest folgenden weiteren Verfahrensschritten: 15. The method according to any one of the preceding claims with at least the following further process steps:
Verflüssigen eines Grundwerkstoffes (7) der Fasern (5),  Liquefying a base material (7) of the fibers (5),
- Fördern des flüssigen Grundwerkstoffes in eine Spritz- oder Sprüheinrichtung (8), und  - conveying the liquid base material into a spraying or spraying device (8), and
Auftragen der Fasern (5) als eine Schicht definierter Stärke auf das erste Filtermedium (2). 1 6. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verflüssigen und Fördern des Grundwerkstoffes (7) zu der Spritz- oder Sprüheinrichtung (8) durch eine Extrudereinrichtung (9) mit einer Heizeinrichtung (10) erfolgt. Applying the fibers (5) as a layer of defined thickness to the first filter medium (2). 1 6. The method according to claim 15, characterized in that the liquefying and conveying the base material (7) to the spray or Spraying device (8) by an extruder device (9) with a heating device (10).
1 7. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritz- oder Sprüheinrichtung (8) durch eine Zweistoffdüse (1 1 ) gebildet wird, die den flüssigen Grundwerkstoff (7) einem Trägerluftstrom (12) aufprägt mit Hilfe dessen die Fasern (5) gebildet, die einzelnen Fasermoleküle gerichtet und die Fasern (5) an das erste Filtermedium (2) angetragen werden. 1 7. The method of claim 15 or 16, characterized in that the spraying or spraying device (8) by a two-fluid nozzle (1 1) is formed, which imprints the liquid base material (7) a carrier air stream (12) by means of which the fibers (5), the individual fiber molecules are directed and the fibers (5) are applied to the first filter medium (2).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filtermedium (2) während des Auftrags der Fasern (5) in einer Vorrichtung (25) eingespannt wird, die das erste Filtermedium (2) mit einer vorgebbaren Winkelgeschwindigkeit in Rotation versetzt. 18. The method according to any one of claims 7 to 1 7, characterized in that the first filter medium (2) during the application of the fibers (5) in a device (25) is clamped, the first filter medium (2) with a predetermined angular velocity set in rotation.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) in einem Spunspray-Verfahren erzeugt und auf das erste Filtermedium (2) aufgetragen werden. 20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Besäumen des Fasermantels (6) und ein anschließendes Aufbringen von Bild- oder Schriftzeichen auf den Fasermantel (6) mit umfaßt. 19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers (5) produced in a Spunspray method and applied to the first filter medium (2). 20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method comprises a trimming of the fiber jacket (6) and a subsequent application of images or characters on the fiber cladding (6).
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